■ 呂國華 張星鶴/北京飛機(jī)維修工程有限公司
民航客機(jī)機(jī)身蒙皮、安定面前緣等結(jié)構(gòu)一般為2000 系列的包鋁合金,包鋁為單側(cè)一層或雙側(cè)兩層純鋁,通過機(jī)械軋制方式與鋁合金本體成為整體蒙皮。純鋁為活潑金屬,在空氣中能形成一層致密的氧化薄膜,可以為內(nèi)部鋁合金提供優(yōu)良的防腐蝕保護(hù)。根據(jù)基體厚度的不同,一般包鋁層的厚度為材料總厚度的1.5%~10%不等。
在新飛機(jī)制造、褪噴漆和飛機(jī)維護(hù)過程中,經(jīng)常會對包鋁層造成一些意外損傷,如圖1 所示。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,包鋁層不計(jì)入結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,一般不將未穿透包鋁層的損傷界定為結(jié)構(gòu)損傷。對包鋁層狀態(tài)的正確判斷可以減少不必要的結(jié)構(gòu)損傷評估工作,如打磨損傷、測量材料厚度等,從而達(dá)到降低維修成本的目的。然而,大部分航空公司和維修站因?yàn)橘Y料來源或者危險(xiǎn)化工品的限制,從概念上忽略了包鋁層狀態(tài)的簡單檢查方法,加之在實(shí)際操作中缺乏經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致產(chǎn)生了很多過度維護(hù)和資源浪費(fèi)情況。針對這種情況,本文將對包鋁層狀態(tài)的檢查工藝作詳細(xì)介紹。
對于包鋁層損傷程度的判定,通常使用以下兩種方法。
完好包鋁層的微觀形態(tài)為規(guī)則的光滑表面,宏觀上會形成金屬光澤不明顯的鏡面。如果包鋁層出現(xiàn)輕微損傷,微觀表面狀態(tài)會被破壞,形成漫反射效應(yīng),宏觀上表現(xiàn)為銀白色的形態(tài),用指甲觸摸損傷表面會有阻滯或者不平整的感覺,如果未出現(xiàn)包鋁邊界明顯破損,則可以判定為包鋁層沒有穿透,如圖2 所示。
圖1 常見機(jī)體包鋁層損傷形態(tài)
如果被檢查的情況比較復(fù)雜,無法通過視覺和觸覺來確定包鋁層是否穿透,則需要借助化學(xué)試劑來檢測。使用硝酸鉀、氫氧化鈉和清水配制的溶液,滴至懷疑有損傷或者損傷最深的部位,通過觀察顏色變化來判斷包鋁層的損傷程度。
1)配置包鋁測試溶液
實(shí)際工作中可以按以下比例增加或減少用量:硝酸鉀(KNO3),200g;氫氧化鈉(NaOH),100g;蒸餾水(H?O),1L。
使用玻璃容器盛放蒸餾水,將硝酸鉀和氫氧化鈉溶解在蒸餾水中,攪拌均勻,靜置2 ~3min。
2)測試的時(shí)間要求
測試液本身具有腐蝕性,為了盡可能地減少測試對包鋁層和結(jié)構(gòu)本體的腐蝕,實(shí)際工作中要求測試液在受試區(qū)域的停留時(shí)間不超過3min。
3)測試過程及觀察要點(diǎn)
通過設(shè)置對照組來觀察包鋁層在不同程度損傷情況下與測試溶液反應(yīng)的顏色變化。其中,A 組為沒有損傷,B 組為包鋁層損傷但未穿透的對照組,C 組為損傷穿透了的包鋁層。測試所用鋁合金為0.056in 厚的2024-T3 包鋁鋁板。使用牙簽蘸取盡可能少的測試溶液滴至受試區(qū)域(為突出顯示效果,本文的試驗(yàn)中增加了溶液用量)。經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng),三組區(qū)域的金屬表面變化如圖3 所示。
圖3 不同狀態(tài)的包鋁層與測試溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的顏色變化
觀察發(fā)現(xiàn),A、B 受試區(qū)域沒有變黑,可以判定結(jié)構(gòu)本體未損傷。C 受試區(qū)明顯變黑,表明損傷穿透了包鋁層,測試溶液與鋁合金發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了黑色沉淀物,結(jié)構(gòu)本體已損傷。在實(shí)際維護(hù)工作中,C 區(qū)的情況需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷評估。
4)測試后的清潔工作
完成包鋁層狀態(tài)測試后需要清潔受試區(qū)域。使用干布擦去殘留的溶液,然后使用濕布擦拭三遍以上。完成清潔后,使用PH 試紙檢查表面,確定測試區(qū)域PH 值為中性。
在目視和觸覺無法確定損傷程度的情況下,采用化學(xué)試劑檢測包鋁層狀態(tài),能夠準(zhǔn)確地判定損傷是否穿透包鋁層。但是檢測使用的化學(xué)試劑本身具有一定的腐蝕性,在測試過程中會降低包鋁層的厚度或者對合金本體造成進(jìn)一步的腐蝕,造成人為損傷。
在民用航空器結(jié)構(gòu)維護(hù)工作中,包鋁層狀態(tài)檢查是一種快速高效的輔助手段,可以減少人力、物力的消耗,運(yùn)用得當(dāng)能起到事半功倍的效果。在檢查判斷的過程中應(yīng)優(yōu)先采用目視檢查和觸覺檢查的方法,如果確有需要使用化學(xué)試劑進(jìn)行評估,應(yīng)嚴(yán)格按照要求執(zhí)行檢查步驟,并在測試完成之后做好清潔工作,將人為損傷降至最低。